核废料|日本宣布将核废水排入大海引发争议｜核废料到底该如何处理？( 三 ) 出品：科学大院（ID：kexueday

钍基熔盐堆
钍基熔盐堆（ThoriumMoltenSaltReactor ， TMSR）作为第四代反应堆核能系统的六大候选堆型之一，是实现钍铀循环最理想的反应堆类型。
一方面，熔盐堆可结合在线后处理技术，及时提取反应堆内生成的Pa-233并让其在堆外衰变生成U-233 ，以有效降低Pa-233的有害中子吸收，从而能够最大程度地利用钍；另一方面，熔盐堆钍铀循环产生的长寿命核素总量更少，放射性毒性更低。
下表所示为单位裂变能量产出下，不同堆型、不同燃料循环产生的锕系废物，经过不同存储时间后剩余的放射性剂量，对比熔盐堆的钍铀循环和快增殖堆钍铀循环，可以明显看到熔盐堆钍铀循环产生的锕系废料的放射性毒性更低。

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单位功率产生的锕系废物的剩余年放射性剂量对比
钍基熔盐堆钍铀循环对燃料处理的要求
钍基熔盐堆使用的是液态燃料，其中核燃料以氟化物形式（ThF4、UF4或ThUFx）均匀溶解和分布在由LiF-BeF2组成的载体熔盐中，无须制作其他反应堆必须有的特定的燃料元件。
这不仅降低了反应堆研制费用，更为重要的是，采用液态燃料的存在形式可以无需停堆抽取或补充燃料，易于进行在线的燃料处理和燃料循环，回收核燃料，分离裂变产物。
这一方面使得熔盐堆的反应性控制更加方便；另一方面，堆运行过程中可以不断从燃料盐中清除高中子毒性的裂变产物，反应堆的中子经济性更高，从而显著提高了反应堆的效率。
钍基熔盐堆的优势只有在配置了在线燃料处理功能之后才能得到充分发挥。
于是，钍基熔盐堆和在线燃料处理设施构成了不可分离的一个整体，它是实现熔盐堆钍基核能利用可持续发展的最佳技术路线。
钍基熔盐堆的特征是一个堆配一个在线燃料处理设施，燃料处理的基本要求是及时（即“冷却”时间短）、在线（频繁重复）、小批量处理燃料盐，并快速循环纯化后的燃料盐。
这就决定了熔盐堆燃料处理必须紧凑、简捷、快速、功能配套，具有快速处理能力。
钍基熔盐堆的燃料处理流程

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TMSR燃料处理流程
钍基熔盐堆的燃料处理流程一般是这样的：
燃料熔盐在堆芯内一边燃烧发电一边生成废料，由反应堆流出后首先经过氟化挥发工艺段分离出核材料U ，分离得到的UF6进入燃料重构。
离开铀分离工艺段的熔盐进入载体分离工艺段，即通过减压蒸馏技术，回收载体盐LiF和BeF2 。
此时的残留物主要为Pa-233、Th和裂变产物，待其冷却衰变为U-233后，再次通过氟化挥发将生成的裂变材料U-233加以回收；然后利用电化学技术进行集中处理，从铀分离工艺段出来的残留物中回收可用的锕系元素（主要为Th），将分离出来的锕系元素处理后进入燃料重构，最终只剩余少量干法尾料及高放废物。
这种闭式循环流程的特点在于在线加离线的燃料处理，包括：在线处理压力可控；临堆循环，无运输风险；燃料利用率高，高放废物量小；燃料重构简单等。
结语
核能的发展就是一场科技革命与能源危机的马拉松竞赛，谁能抢占先机，谁就能保障自己国家人民未来数百年甚至数千年能源供给的安全。
如何处理核废料确实是核能领域未来相当长时间需要面对的一个难题。
参考文献：
[1]《经济日报》2014-08-0615版
[2]Dr.DavidLeBlanc.“LiquidFluorideReactors:ANewBeginningforanOldIdea”.GoogleTechTalk(2009)
[3]江绵恒,徐洪杰,戴志敏.未来先进核裂变能——TMSR核能系统[J].中国科学院院刊,2012,27(3):366-374.
[4]揭秘全球各国核废料处理方法news.bjx.com.cn/html/20131126/475309.shtml
[5]从核电站里卸出的放射性核废料，是如何进行核循环的？news.163.com/16/0810/22/BU50MUUL00014SEH.html
[6]美国如何让民众接受核电news.163.com/16/1103/17/C4VBMAUR000187VE.html

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